JP2015043669A - 電動車両のモータ制振制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】パークロック解除時の振動を低減する。
【解決手段】制御ブロック４８は、減算器４７の出力値、すなわち、第２のトルク目標値の第１項から第２のトルク目標値の第２項を減算した値に対してフィルタ処理を施すことにより、第２のトルク目標値を出力する。ここで、制御ブロック４８における伝達特性Ｇｚ（ｓ）の周波数特性を、車輪の非ロック状態の時に比べてパークロック状態の解除時には、減衰量が小さい周波数特性とする。
【選択図】図４

Description

本発明は、電動車両のモータ制振制御装置に関する。

ねじり振動特性をＧｐ（ｓ）と同定した場合に、モータの回転速度に対して、Ｈ（ｓ）／Ｇｐ（ｓ）なる伝達特性のフィルタを介してトルク指令値を調整する制御装置が知られている。この制御装置において、車両伝達特性が同定モデルＧｐ（ｓ）から乖離した場合や、回転速度外乱が発生した場合に、Ｈ（ｓ）／Ｇｐ（ｓ）の共振特性の影響により、出力トルクに振動（以下、１／Ｇｐ（ｓ）振動と呼ぶ）が発生する可能性がある。

上記問題を解決するため、特許文献１に記載の電動車両の制御装置では、モータの回転速度に対してトルク指令値を調整するフィルタとして、２次式の分子と２次式の分母とで構成される伝達特性からなるＧｚ（ｓ）フィルタを用いている。Ｇｚ(ｓ)フィルタの伝達特性は、車両同定モデルＧｐ（ｓ）の分子の２次式を分子とするとともに、車両同定モデルＧｐ（ｓ）の分子から演算される減衰係数ζｚよりも大きく、かつ、１以下に設定された減衰係数ζｃを有する２次式を分母としている。このような構成のＧｚ（ｓ）フィルタを用いることにより、車両伝達特性が車両同定モデルから乖離した場合や、回転速度外乱が入力された場合でも、制振効果を図りつつ、１／Ｇｐ（ｓ）振動を抑制することができる。

特開２０１０−２８８３３２号公報

ここで、登坂路において、パーキングレンジ（以下、Ｐレンジと呼ぶ）に設定してフットブレーキまたはパーキングブレーキをかけずに停車した場合、Ｐレンジに設定したことにより、車輪をロックするパークロック機構が作動し、ブレーキをかけなくても停車状態を維持することができる。ただし、この状態では車輪が固定されていないため、ドライブシャフトは、勾配に応じて所定量捻れた状態となっている。このような停車状態から車両を発進させる場合、ブレーキを踏んでＰレンジを解除する必要があるが、Ｐレンジの解除に伴ってパークロック機構が解除される（パークロック機構の解除のことを、以下ではパークロック解除と呼ぶ）。これにより、ドライブシャフトに蓄積されていた捻りが開放されるので、ガクガク振動を引き起こすこととなり、乗員は予期しないショックを感じる。以下では、このショックのことをパークロック解除ショックと呼ぶ。

上記パークロック解除ショックが発生するシーンにおいて、特許文献１に記載のＧｚ（ｓ）フィルタを単純に適用すると、制振制御によってパークロック解除ショックは小さくなるが、それ以外の外乱（例えば、路面からの振動）が入力されていないため、制振制御後にわずかに残ったガクガク振動が目立ってしまい、パークロック解除ショックが大きくなってしまう。

本発明は、パークロック解除時の振動を低減する技術を提供することを目的とする。

本発明による電動車両のモータ制振制御装置は、第１のトルク目標値を設定するトルク目標値設定手段と、モータへのトルク指令値を演算するトルク指令値演算手段と、トルク指令値に対して、バンドパスフィルタの特性を有する伝達特性からなる第１のフィルタ処理を施すことにより、第２のトルク目標値の第１項を演算する第１項演算手段と、モータ回転速度に対して、バンドパスフィルタの特性を有する伝達特性と、車両へのトルク入力に対するモータ回転速度の伝達特性を有する車両同定モデルとからなる第２のフィルタ処理を施すことにより、第２のトルク目標値の第２項を演算する第２項演算手段とを備える。電動車両のモータ制振制御装置はさらに、第２のトルク目標値の第１項から第２のトルク目標値の第２項を減算する減算手段と、減算手段による減算結果に対して第３のフィルタ処理を施すことにより、第２のトルク目標値を出力するフィルタ手段と、車輪を回転ロックしたパークロック状態の解除の有無を判定するパークロック解除判定手段と、パークロック状態の解除時には、第３のフィルタ処理で用いるフィルタの周波数特性を、車輪の非ロック状態の時に第３のフィルタ処理で用いるフィルタの周波数特性に比べて減衰量が小さい周波数特性へと切り替える切り替え手段とを備える。トルク指令値演算手段は、第１のトルク目標値と第２のトルク目標値とに基づいて、トルク指令値を演算する。

本発明によれば、パークロック状態の解除時には、制振制御処理で用いるフィルタの周波数特性を、車輪の非ロック状態の時に制振制御処理で用いるフィルタの周波数特性に比べて減衰量が小さい周波数特性を用いるので、パークロック解除時に発生する振動の振動周波数付近で制振制御の応答性を上げることができ、パークロック解除時の振動を低減することができる。

図１は、一実施の形態における電動車両のモータ制振制御装置を備えた電気自動車の主要構成を示すブロック図である。 図２は、電動モータコントローラによって行われるモータ電流制御の処理の流れを示すフローチャートである。 図３は、アクセル開度−トルクテーブルを示す図である。 図４は、図２のステップＳ２０３で行う制振制御演算処理を実現するための制御ブロック図である。 図５は、車両のトルク伝達系をモデル化した図である。 図６は、一実施の形態における電動車両のモータ制振制御装置によって行われる処理の流れを示すフローチャートである。 図７は、路面の勾配θと減衰係数ζとの関係を定めたマップの一例である。 図８は、緩やかな勾配の路面に駐車した状態でパークロック機構を解除した場合の制御結果を示す図である。 図９は、勾配θが所定値θ１より大きい急勾配の路面に駐車した状態でパークロック機構を解除した場合の制御結果を示す図である。 図１０は、緩やかな勾配の路面の場合の周波数解析結果として、モータ回転速度ωｍから最終トルク目標値Ｔ^*までの伝達特性のボーデ線図である。 図１１は、急勾配の路面の場合の周波数解析結果として、モータ回転速度ωｍから最終トルク目標値Ｔ^*までの伝達特性のボーデ線図である。 図１２は、パークロック解除時の減衰係数を用いた伝達特性と通常の走行時の減衰係数を用いた伝達特性とを比較するためのボーデ線図である。

図１は、一実施の形態における電動車両のモータ制振制御装置を備えた電気自動車の主要構成を示すブロック図である。本発明の電動車両のモータ制振制御装置は、車両の駆動源の一部または全部として電動モータを備え、電動モータの駆動力により走行可能な電動車両に適用可能であり、電気自動車だけでなく、ハイブリッド自動車や燃料電池自動車に適用可能である。

電動モータコントローラ２は、車速Ｖ、アクセル開度ＡＰ、電動モータ（三相交流モータ）４の回転子位相α、電動モータ４の電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗ等の車両状態を示す信号をデジタル信号として入力し、入力された信号に基づいて、電動モータ４を制御するためのＰＷＭ信号を生成する。また、生成したＰＷＭ信号に応じてインバータ３の駆動信号を生成する。

インバータ３は、例えば、各相ごとに２個のスイッチング素子（例えば、ＩＧＢＴやＭＯＳ−ＦＥＴ等のパワー半導体素子）を備え、駆動信号に応じてスイッチング素子をオン／オフすることにより、バッテリ１から供給される直流の電流を交流に変換し、電動モータ４に所望の電流を流す。

電動モータ４は、インバータ３から供給される交流電流により駆動力を発生し、減速機５および駆動軸（ドライブシャフト）８を介して、左右の駆動輪９ａ、９ｂに駆動力を伝達する。また、車両の走行時に駆動輪９ａ、９ｂに連れ回されて回転するときに、回生駆動力を発生させることで、車両の運動エネルギーを電気エネルギーとして回収する。この場合、インバータ３は、電動モータ４の回生運転時に発生する交流電流を直流電流に変換して、バッテリ１に供給する。

電流センサ７は、電動モータ４に流れる３相交流電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗを検出する。ただし、３相交流電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗの和は０であるため、任意の２相の電流を検出して、残りの１相の電流は演算により求めてもよい。

回転センサ６は、例えば、レゾルバやエンコーダであり、電動モータ４の回転子位相θｒｅを検出する。

図２は、電動モータコントローラ２によって行われるモータ電流制御の処理の流れを示すフローチャートである。

ステップＳ２０１では、車両状態を示す信号を入力する。ここでは、車速Ｖ（ｋｍ／ｈ）、アクセル開度ＡＰ（％）、電動モータ４の回転子位相θｒｅ（ｒａｄ）、電動モータ４の回転速度Ｎｍ（ｒｐｍ）、電動モータ４に流れる三相交流電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗ、バッテリ１とインバータ３間の直流電圧値Ｖｄｃ（Ｖ）を入力する。

車速Ｖ（ｋｍ／ｈ）は、図示しない車速センサや、図示しないブレーキコントローラ等の他のコントローラより通信にて取得する。または、回転子機械角速度ωｒｍにタイヤ動半径Ｒを乗算し、ファイナルギアのギア比で除算することにより車速ｖ（ｍ／ｓ）を求め、３６００／１０００を乗算することにより単位変換して、車速Ｖ（ｋｍ／ｈ）を求める。

アクセル開度ＡＰ（％）は、図示しないアクセル開度センサから取得するか、図示しない車両コントローラ等の他のコントローラから通信にて取得する。

電動モータ４の回転子位相θｒｅ（ｒａｄ）は、回転センサ６から取得する。電動モータ４の回転速度Ｎｍ（ｒｐｍ）は、回転子角速度ωｒｅ（電気角）を電動モータ４の極対数ｐで除算して、電動モータ４の機械的な角速度である回転子機械角速度ωｒｍ（ｒａｄ／ｓ）を求め、求めた回転子機械角速度ωｒｍに６０／（２π）を乗算することによって求める。回転子角速度ωｒｅは、回転子位相θｒｅを微分することによって求める。

電動モータ４に流れる電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗ（Ａ）は、電流センサ７から取得する。

直流電圧値Ｖｄｃ（Ｖ）は、バッテリ１とインバータ３間の直流電源ラインに設けられた電圧センサ１０、または、図示しないバッテリコントローラから送信される電源電圧値から求める。

ステップＳ２０２では、第１のトルク目標値Ｔｍ１^*を設定する。具体的には、ステップＳ２０１で入力されたアクセル開度ＡＰ、車速Ｖ、およびシフト位置に基づいて、図３に示すアクセル開度−トルクテーブルを参照することにより、第１のトルク目標値Ｔｍ１^*を設定する。ただし、変速機のシフト位置がＰ（パーキング）またはＮ（ニュートラル）の場合には、第１のトルク目標値Ｔｍ１^*を０とする。

ステップＳ２０３では、ステップＳ２０２で設定した第１のトルク指令値Ｔｍ１^*、およびモータ回転速度ωｍに基づいて、駆動軸トルクの応答を犠牲にすることなく、駆動力伝達系の振動（駆動軸８のねじり振動など）を抑制する最終トルク目標値Ｔ^*を算出する。最終トルク目標値Ｔ^*の詳しい算出方法については後述する。

ステップＳ２０４では、ステップＳ２０３で算出した最終トルク目標値Ｔ^*、モータ回転速度ωｍおよび直流電圧値Ｖｄｃに基づいて、ｄ軸電流目標値ｉｄ^*、ｑ軸電流目標値ｉｑ^*を求める。例えば、トルク指令値、モータ回転速度、および直流電圧値と、ｄ軸電流目標値およびｑ軸電流目標値との関係を定めたテーブルを予め用意しておいて、このテーブルを参照することにより、ｄ軸電流目標値ｉｄ^*、ｑ軸電流目標値ｉｑ^*を求める。

ステップＳ２０５では、ｄ軸電流ｉｄおよびｑ軸電流ｉｑをそれぞれ、ステップＳ２０４で求めたｄ軸電流目標値ｉｄ^*およびｑ軸電流目標値ｉｑ^*と一致させるための電流制御を行う。このため、まず初めに、ステップＳ２０１で入力された三相交流電流値ｉｕ、ｉｖ、ｉｗと、モータ回転速度ωｍとに基づいて、ｄ軸電流ｉｄおよびｑ軸電流ｉｑを求める。続いて、ｄ軸、ｑ軸電流指令値ｉｄ^*、ｉｑ^*と、ｄ軸、ｑ軸電流ｉｄ、ｉｑとの偏差から、ｄ軸、ｑ軸電圧指令値ｖｄ、ｖｑを算出する。なお、算出したｄ軸、ｑ軸電圧指令値ｖｄ、ｖｑに対して、ｄ−ｑ直交座標軸間の干渉電圧を相殺するために必要な非干渉電圧を加算するようにしてもよい。

次に、ｄ軸、ｑ軸電圧指令値ｖｄ、ｖｑと、モータ回転速度ωｍから、三相交流電圧指令値ｖｕ、ｖｖ、ｖｗを求める。そして、求めた三相交流電圧指令値ｖｕ、ｖｖ、ｖｗと直流電圧値Ｖｄｃから、ＰＷＭ信号ｔｕ（％）、ｔｖ（％）、ｔｗ（％）を求める。このようにして求めたＰＷＭ信号ｔｕ、ｔｖ、ｔｗにより、インバータ３のスイッチング素子を開閉することによって、電動モータ４を最終トルク目標値Ｔ^*で指示された所望のトルクで駆動することができる。

図２のステップＳ２０３で行う制振制御処理、すなわち、最終トルク目標値Ｔ^*の算出方法の詳細について説明する。

図４は、図２のステップＳ２０３で行う制振制御演算処理を実現するための制御ブロック図である。この制振制御演算処理では、フィードバック演算によって第２のトルク目標値Ｔｍ２^*を求め、第１のトルク目標値Ｔｍ１^*と第２のトルク目標値Ｔｍ２^*とを加算することによって、最終トルク目標値Ｔ^*を算出する。

図４において、加算器４１は、第１のトルク目標値Ｔｍ１^*と第２のトルク目標値Ｔｍ２^*とを加算することによって、最終トルク目標値Ｔ^*を算出する。

Ｇｐ（ｓ）なる伝達特性を有する制御ブロック４２は、電動モータ４としての実プラントを代替的に表している。Ｇｐ（ｓ）は、車両へのトルク入力とモータ回転速度との間の伝達特性のモデル（車両伝達特性のモデル（車両同定モデル））である。ただし、実際には、実プラントと車両同定モデルＧｐ（ｓ）との間には、モデル誤差が存在する。

制御ブロック４２は、最終トルク目標値Ｔ^*を入力して、実プラントである電動モータ４のモータ回転速度を出力する。なお、実プラントＧｐ（ｓ）に入るトルク外乱要素を反映すべく、加算器４１から出力された最終トルク目標値Ｔ^*には、加算器４３によりトルク外乱要素Ｔｄが加算された上で、制御ブロック４２に入力される。また、実プラントＧｐ（ｓ）に入るモータ回転速度外乱要素を反映すべく、制御ブロック４２から出力されるモータ回転速度には、加算器４４により、モータ回転速度外乱要素ωｄが加算される。

加算器４４から出力されるモータ回転速度ωｍは、制御ブロック４５に入力される。制御ブロック４５は、フィルタとしての機能を担っており、このフィルタは、Ｈ（ｓ）／Ｇｐ（ｓ）なる伝達特性を有している。ここで、Ｈ（ｓ）は、中心周波数が車両の駆動系のねじり共振周波数と一致しているバンドパスフィルタとしての特性を有している。制御ブロック４５は、モータ回転速度ωｍを入力し、これにフィルタ処理を施すことにより、第２のトルク目標値Ｔｍ２^*の第２項を求める。

加算器４１からの出力である最終トルク目標値Ｔ^*は、制御ブロック４２の他に、制御ブロック４６にも入力される。制御ブロック４６は、バンドパスフィルタとしての機能を担っており、上述したＨ（ｓ）なる伝達特性を有している。制御ブロック４６は、最終トルク目標値Ｔ^*に対してフィルタ処理を施すことにより、第２のトルク目標値Ｔｍ２^*の第１項を求める。

減算器４７は、制御ブロック４６の出力値である第２のトルク目標値Ｔｍ２^*の第１項から、制御ブロック４５の出力値である第２のトルク目標値Ｔｍ２^*の第２項を減算する。

制御ブロック４８は、フィルタとしての機能を担っており、このフィルタはＧｚ（ｓ）なる伝達特性を有している。伝達特性Ｇｚ（ｓ）の詳細については後述する。制御ブロック４８は、減算器４７からの出力値に対してフィルタ処理を施すことにより、第２のトルク目標値Ｔｍ２^*を算出する。算出された第２のトルク目標値Ｔｍ２^*は、加算器４１に対して出力される。

図５は、車両のトルク伝達系をモデル化した図であり、同図における各パラメータは、以下に示すとおりである。
Ｊｍ：電動モータのイナーシャ
Ｊｗ：駆動輪のイナーシャ
Ｍ：車両の重量
Ｋｄ：駆動系の捻り剛性
Ｋｔ：タイヤと路面の摩擦に関する係数
Ｎ：オーバーオールギヤ比
ｒ：タイヤの荷重半径
ωｍ：電動モータの角速度
Ｔｍ＊：モータトルク目標値
Ｔｄ：駆動輪のトルク
Ｆ：車両に加えられる力（駆動力）
ωｗ：駆動輪の角速度

そして、図５より、以下の運動方程式を導くことができる。ただし、式（１）〜（３）中の符号の右上に付されているアスタリスク（^*）は、時間微分を表している。

式（１）〜（５）で示す運動方程式に基づいて、電動モータ４のモータトルク目標値からモータ回転速度ωｍまでの伝達特性Ｇｐ（ｓ）を求めると、次式（６）で表される。

ただし、式（６）中の各パラメータは、次式（７）で表される。

式（６）に示す伝達関数の極と零点を調べると、次式（８）の伝達関数に近似することができ、１つの極と１つの零点は極めて近い値を示す。これは、次式（８）のαとβが極めて近い値を示すことに相当する。

従って、式（８）における極零相殺（α＝βと近似する）を行うことにより、次式（９）に示すように、Ｇｐ（ｓ）は、（２次）／（３次）の伝達特性を構成する。

本実施形態では、１／Ｇｐ（ｓ）の極の減衰係数ζを所望の値ζｃにするため、次式（１０）に示す伝達特性Ｇｚ（ｓ）を有するフィルタを使用する。

式（１０）中の係数ζｃは、次式（１１）で表されるζｚ以上であり、かつ、１以下の範囲で決定する（ζｚ≦ζｃ≦１）。ζｚは、車両同定モデルＧｐ（ｓ）の分子から求めることができる。

式（１０）に示す伝達特性Ｇｚ（ｓ）なるフィルタを有する制御ブロック４８を設けることにより、車両伝達特性のモデルＧｐ（ｓ）と実プラントとの間に乖離が発生した場合や、モータ回転速度外乱ωｄが発生した場合に、出力トルクの１／Ｇｐ（ｓ）振動の抑制を図ることができる。

通常の走行時には、実プラントと車両伝達特性のモデルＧｐ（ｓ）とのモデル誤差や、バックラッシュ区間を跨ぐ際の回転速度外乱、タイヤを入力とする回転速度外乱等があるため、１／Ｇｐ（ｓ）振動の制振効果を得るためには、減衰係数ζｃは１．０に近づけた値とする必要がある。従って、本実施形態において、通常走行時（車輪の非ロック状態時）の減衰係数ζｃは、１．０とする。ただし、通常走行時の減衰係数ζｃが１．０に限定されることはない。

しかしながら、パークロック解除時には、ブレーキをかけているため、タイヤが固定されていると考えることができ、回転速度外乱は極めて小さいと考えることができる。このため、通常の走行時の減衰係数ζｃと比べて、パークロック解除時の減衰係数ζｃｐを小さくすることができる。パークロック解除時の減衰係数ζｃｐを通常の走行時の減衰係数ζｃより小さくすることにより、１／Ｇｐ（ｓ）振動の振動周波数付近において、通常の走行時に比べて応答性を上げることができる。これにより、パークロック解除時の制振制御において、ドライブシャフトトルクのオーバーシュートを低減し、パークロック解除ショックを抑制することができる。

また、車両同定モデルＧｐ（ｓ）のモデル誤差およびモータ回転速度外乱が小さい条件下での停車状態、例えば、緩やかな勾配の路面に停車している状態からパークロック解除を行う場合、ギアのフリクション損失等により、ドライブシャフトトルクはバックラッシュ区間を跨がない。そのため、緩やかな勾配の路面に停車している状態からパークロック解除を行う場合には、回転速度外乱は極めて小さくなるため、１／Ｇｐ（ｓ）振動は誘起されにくくなる。この場合、Ｇｚ（ｓ）フィルタの分母の減衰係数ζｃｐは、分子の減衰係数ζｚと同じ値とすることで、ドライブシャフトトルクのオーバーシュートを低減し、パークロック解除ショックを抑制することができる。

図６は、一実施の形態における電動車両のモータ制振制御装置によって行われる処理の流れを示すフローチャートである。ステップＳ７０１から始まる処理は、電動モータコントローラ２によって行われる。

ステップＳ７０１では、入力処理として、パークロック解除に関連した信号を入力する。具体的には、シフト位置信号、シフトノブのパークロック解除ＳＷ信号、ブレーキＳＷ信号のうちの少なくとも一つの信号を、ハードウェア信号として検出するか、シフトコントローラ等の他のコントローラより通信にて取得する。いずれの信号を入力するかについては、後述するドライバーのパークロック解除移行意図の検出方法に応じた信号を入力する。また、路面の勾配θに関連した信号も入力する。路面の勾配θは、図示しない勾配センサにより検出してもいいし、図示しない車体の前後Ｇセンサからの出力に基づいて、推定してもよい。

ステップＳ７０２では、ブレーキがオンであるか否かを判定する。ブレーキがオンであると判定するとステップＳ７０３に進み、ブレーキがオフであると判定すると、通常の走行時の制振制御を行うために、ステップＳ７０８に進む。

ステップＳ７０３では、タイマ１の値が０より大きいか否かを判定する。タイマ１の値は、電動モータコントローラ２の電源投入時に０に初期化し、後述するステップＳ７１０において、Ｔ１にセットされる。タイマ１が０より大きいと判定するとステップＳ７０４に進み、０であると判定すると、ステップＳ７０８に進む。

ステップＳ７０４では、第２のトルク目標値Ｔｍ２^*が０（Ｎｍ）、かつ、モータ回転速度ωｍが所定の回転速度ω０より低いか否かを判定する。第２のトルク目標値Ｔｍ２^*が０（Ｎｍ）、かつ、モータ回転速度ωｍが所定の回転速度ω０より低い場合には、パークロック解除時の制振制御中であるが、パークロック解除ショックを抑制できている可能性があるとして、経過処理を行うために、ステップＳ７０５に進む。それ以外の場合には、パークロック解除時の制振制御を継続して行うために、ステップＳ７１１に進む。なお、所定の回転速度ω０は、電動モータ４がほぼ停止したことを検知するための値として、予め適切な値を設定しておく。

ステップＳ７０５では、第２のトルク目標値Ｔｍ２^*が０（Ｎｍ）、かつ、モータ回転速度ωｍが所定の回転速度ω０より低い状態が継続している時間を計測するために、タイマ２をカウントアップする。タイマ２の値は、電動モータコントローラ２の電源投入時に０に初期化する。

ステップＳ７０６では、タイマ２の値が所定値Ｔ２より大きいか否かを判定する。タイマ２の値が所定値Ｔ２より大きいと判定すると、パークロック解除ショックを抑制できたと判断して、ステップＳ７０７に進む。一方、タイマ２の値が所定値Ｔ２以下であると判定すると、パークロック解除ショックを抑制する制御を継続して行うために、ステップＳ７１２に進む。

ステップＳ７０７では、第２のトルク目標値Ｔｍ２^*が０（Ｎｍ）、かつ、モータ回転速度ωｍが所定の回転速度ω０より低い状態が所定時間Ｔ２を経過して、パークロック解除ショックを抑制できたと判断して、パークロック解除時の制振制御中であることを示すタイマ１およびタイマ２の値をそれぞれ０に初期化する。

ステップＳ７０８では、パークロック解除ショックを抑制する必要がない状態であるか、または、パークロック解除時の制振制御開始から所定期間Ｔ１を経過し、パークロック解除ショックを抑制できたと判断して、パークロック解除時の制振制御中であることを示すタイマ２の値を０に初期化する。

ステップＳ７０９では、車輪を回転ロックしたパークロック状態からドライバーのパークロック解除移行意図を検出したか否かを判定する。ドライバーのパークロック解除移行意図を検出したと判定すると、パークロック解除時の制振制御の減衰係数ζｃｐをセットするためにステップＳ７１０に進み、検出していないと判定すると、通常の走行時（車輪の非ロック状態時）の制振制御の減衰係数ζｃをセットするためにステップＳ７１４に進む。

ここで、ドライバーのパークロック解除移行意図は、以下の（１）〜（４）のうちのいずれか一つの方法により検出する。

（１）変速機のシフト位置がＰ（パーキング）レンジから他のレンジに変化した場合、すなわち、前回演算時のシフト位置がＰレンジであり、今回演算時のシフト位置がＰレンジ以外の場合には、パークロック解除移行の意図があると判断する。
（２）シフトノブのパークロック解除スイッチがオンされた場合には、パークロック解除移行の意図があると判断する。
（３）シフト位置がＰレンジで、ブレーキスイッチ信号がオフからオンへと変化した場合、すなわち、前回演算時のブレーキスイッチ信号がオフで、今回演算時のブレーキスイッチ信号がオンの場合には、パークロック解除移行の意図があると判断する。
（４）モータ回転速度ωｍが所定の回転速度以下、かつ、ブレーキスイッチ信号がオフからオンへと変化した場合、すなわち、前回演算時のブレーキスイッチ信号がオフで、今回演算時のブレーキスイッチ信号がオンの場合には、パークロック解除移行の意図があると判断する。

ステップＳ７１０では、パークロック解除時の制振制御を開始するため、制振制御開始からの経過時間を表すタイマ１を所定値Ｔ１にセットする。タイマ１の値が０より大きい間は、制振制御中であることを示している。これにより、タイマ１の値が０となるか、または、パークロック解除ショックを抑制できたと判断して、ステップＳ７０７でタイマ１の値が０に初期化されるまでの間は、パークロック解除時の制振制御の減衰係数ζｃｐが使われる。

ステップＳ７１１では、ステップＳ７０４でパークロック解除時の制振制御を継続する必要があると判定されたため、トルク条件によるタイマ処理（ステップＳ７０４〜Ｓ７０７）に使用するタイマ２を０に初期化する。

ステップＳ７１２では、パークロック解除時の制振制御の減衰係数ζｃｐをセットする。上述したように、パークロック解除時の制振制御の係数ζｃｐは、通常の走行時（車輪の非ロック状態時）の減衰係数ζｃより小さい値であり、次式（１２）の関係を満たす。

ここでは、路面の勾配θに応じて、パークロック解除時の制振制御の係数ζｃｐを決定する。図７は、路面の勾配θと減衰係数ζとの関係を定めたマップの一例である。路面の勾配θは、登坂路の場合に正の値、降坂路の場合に負の値とする。図７に示すように、登坂路の勾配θが大きいほど、また、降坂路の勾配θが小さいほど、パークロック解除時の減衰係数ζｃｐは大きい値とする。また、勾配θの絶対値が所定値θ１（θ１＞０）以下である緩やかな勾配では、パークロック解除時の減衰係数ζｃｐは、減衰係数ζｚと同じ値とする。

ステップＳ７１３では、パークロック解除時の減衰係数ζｃｐを、通常の走行時の制振制御の減衰係数ζｃに戻す時間をカウントするため、タイマ１の値をカウントダウンする。

ステップＳ７１４では、通常の走行時の制振制御の減衰係数ζｃをセットする。

ステップＳ７１５では、ステップＳ７１２またはステップＳ７１４でセットした減衰係数を用いて、制振制御（図２のステップＳ２０３の制振制御処理）を行う。

一実施の形態における電動車両のモータ制振制御装置による制御の結果について説明する。ここでは、登坂路で車を止め、シフト位置をＰレンジに設定してパークロック機構を作動させ、ブレーキを離してドライブシャフトがねじれた状態で停車している状態を想定する。この状態から発進するために、ブレーキを踏んでパークロック機構を解除する場合の現象について、図８および図９のタイムチャートを用いて説明する。

なお、登坂路の勾配θは、前後Ｇセンサによって検出される車両前後方向の加速度に基づいて推定し、推定した勾配θに基づいて、パークロック解除時の減衰係数ζｃｐを設定するものとする。

図８は、緩やかな勾配の路面に駐車した状態でパークロック機構を解除した場合の制御結果を示す図である。図８（ａ）〜（ｄ）はそれぞれ、フィードバックトルク（第２のトルク目標値Ｔｍ２^*）［Ｎｍ］、電動モータ４とホイールとの相対角（ドライブシャフト捻れ角）［ｒａｄ］、モータ回転速度［ｒｐｍ］、ドライブシャフトトルク［Ｎｍ］を表している。図中、一実施の形態における電動車両のモータ制振制御装置の結果を実線で示し、パークロック解除時であっても、通常の走行時の減衰係数ζｃを用いて制振制御を行う従来例（特開２０１０−２８８３３２号公報に記載の制御装置）の制御結果を波線で示している。

時刻ｔ０でドライバがシフト位置をＰレンジからＮレンジに移行し、パークロック機構が解除されると、ドライブシャフトに蓄積されていた捻りが開放される。この時、ドライブシャフトトルク（または、ドライブシャフト捻れ角）は０［Ｎｍ］に向かって減少するのに対して、モータ回転速度が負方向に回転し、この回転速度変動を抑制しようと制振制御が働き、フィードバックトルク（ＦＢトルク）を正方向に出力する。

時刻ｔ１〜ｔ２の間では、ドライブシャフトトルクが０［Ｎｍ］になり、バックラッシュ区間であることが分かる。このバックラッシュ区間は、車両モデルＧｐ（ｓ）にモデル化誤差が発生し外乱要因となるが、緩やかな勾配では、回転速度外乱は極めて少なく、ショックは発生しない。

時刻ｔ２以降の区間では、従来例はドライブシャフトトルクのオーバーシュートが発生しているが、本実施形態における制振制御では、オーバーシュートが抑制されており、パークロック解除ショックを抑制することができる。

緩やかな勾配における周波数解析結果を図１０に示す。図１０は、図４に示すモータ回転速度ωｍから最終トルク目標値Ｔ^*までの伝達特性のボーデ線図である。図１０（ａ）は、周波数Ｆに対するゲインＧａを示す図であり、図１０（ｂ）は、周波数Ｆに対応する位相Ｐｈを示す図である。ここで、各パラメータＧａ、Ｐｈにおいて、添え字「ｃ」を付したものは、パークロック解除時であっても、通常の走行時の減衰係数ζｃを用いる従来例の制御手法を適用した場合のシミュレーション結果である。また、添え字「ｐ」を付したものは、パークロック解除時の減衰係数ζｃｐを用いた場合のシミュレーション結果である。

なお、通常の走行時の減衰係数ζｃは１．０が設定されており、緩やかな勾配におけるパークロック解除時の減衰係数ζｃｐは、ζｚと同じ値が設定されている。

図１０から分かるように、一実施の形態における電動車両のモータ制振制御装置では、パークロック解除時の減衰係数としてζｃｐを用いるので、パークロック解除時であっても減衰係数ζｃを用いる従来例と比べて、１／Ｇｐ（ｓ）振動の振動周波数（Ｆ＝ωｚ）付近で約９ｄＢゲインが増え、応答性がさらに向上している。

図９は、勾配θが所定値θ１より大きい急勾配の路面に駐車した状態でパークロック機構を解除した場合の制御結果を示す図である。図９（ａ）〜（ｄ）はそれぞれ、フィードバックトルク（第２のトルク目標値Ｔｍ２^*）［Ｎｍ］、電動モータ４とホイールとの相対角（ドライブシャフト捻れ角）［ｒａｄ］、モータ回転速度［ｒｐｍ］、ドライブシャフトトルク［Ｎｍ］を表している。図中、一実施の形態における電動車両のモータ制振制御装置の結果を実線で示し、パークロック解除時であっても、通常の走行時の係数ζｃを用いて制振制御を行う従来例（特開２０１０−２８８３３２号公報に記載の制御装置）の制御結果を波線で示している。

時刻ｔ０でドライバがシフト位置をＰレンジからＮレンジに移行し、パークロック機構が解除されると、ドライブシャフトに蓄積されていた捻りが開放される。この時、ドライブシャフトトルクは０［Ｎｍ］に向かって減少するのに対して、モータ回転速度が負方向に回転し、この回転速度変動を抑制しようと制振制御が働き、フィードバックトルク（ＦＢトルク）を正方向に出力する。

時刻ｔ０〜ｔ１の区間では、ドライブシャフトトルクが正トルクから負トルクに変化するため、０［Ｎｍ］でバックラッシュ区間を跨いでいることが分かる。従来例の制御結果に対して、一実施の形態における電動車両のモータ制振制御装置の制御結果では、バックラッシュ区間を跨ぐ際のモータ回転速度が少し遅いため、ドライブシャフトトルクのオーバーシュート量を抑えることができ、パークロック解除ショックを抑制することができる。

勾配θが所定値θ１より大きい急勾配における周波数解析結果を図１１に示す。図１１は、図４に示すモータ回転速度ωｍから最終トルク目標値Ｔ^*までの伝達特性のボーデ線図である。図１１（ａ）は、周波数Ｆに対するゲインＧａを示す図であり、図１１（ｂ）は、周波数Ｆに対応する位相Ｐｈを示す図である。ここで、各パラメータＧａ、Ｐｈにおいて、添え字「ｃ」を付したものは、パークロック解除時であっても、通常の走行時の減衰係数ζｃを用いる従来例の制御手法を適用した場合のシミュレーション結果である。また、添え字「ｐ」を付したものは、パークロック解除時の減衰係数ζｃｐを用いた場合のシミュレーション結果である。ここでは、通常の走行時の減衰係数ζｃは１．０が設定されており、パークロック解除時の減衰係数ζｃｐは、０．７が設定されている。

図１１から分かるように、一実施の形態における電動車両のモータ制振制御装置では、パークロック解除時の減衰係数としてζｃｐを用いるので、パークロック解除時であっても減衰係数ζｃを用いる従来例と比べて、１／Ｇｐ（ｓ）振動の振動周波数（Ｆ＝ωｚ）付近で約３ｄＢゲインが増え、応答性がさらに向上している。

図１２は、パークロック解除時の減衰係数を用いた伝達特性Ｇｚ（ｓ）と通常の走行時の減衰係数を用いた伝達特性Ｇｚ（ｓ）との周波数特性を比較するためのボーデ線図である。図１２に示すように、パークロック解除時の減衰係数ζｃｐを用いた伝達特性Ｇｚ（ｓ）は、通常の走行時の減衰係数ζｃを用いた伝達特性Ｇｚ（ｓ）と比べて、最大遮断周波数と最小遮断周波数との間の減衰量が小さい周波数特性となっている。

以上、一実施の形態における電動車両のモータ制振制御装置は、第１のトルク目標値を設定するとともに、モータへのトルク指令値を演算する。そして、演算したトルク指令値に対して、バンドパスフィルタの特性を有する伝達特性からなる第１のフィルタ処理を施すことにより、第２のトルク目標値の第１項を演算する（制御ブロック４６）とともに、モータ回転速度に対して、バンドパスフィルタの特性を有する伝達特性と、車両へのトルク入力に対するモータ回転速度の伝達特性を有する車両同定モデルとからなる第２のフィルタ処理を施すことにより、第２のトルク目標値の第２項を演算する（制御ブロック４５）。また、第２のトルク目標値の第１項から第２のトルク目標値の第２項を減算し（減算器４７）、減算結果に対して第３のフィルタ処理を施すことにより、第２のトルク目標値を出力する（制御ブロック４６）。そして、車輪を回転ロックしたパークロック状態の解除の有無を判定し、パークロック状態の解除時には、第３のフィルタ処理で用いるフィルタの周波数特性を、車輪の非ロック状態の時に第３のフィルタ処理で用いるフィルタの周波数特性に比べて減衰量が小さい周波数特性へと切り替える。また、第１のトルク目標値と第２のトルク目標値とに基づいて、トルク指令値を演算する。上記構成、特に、パークロック状態の解除時には、第３のフィルタ処理で用いるフィルタの周波数特性を、車輪の非ロック状態の時に第３のフィルタ処理で用いるフィルタの周波数特性に比べて減衰量が小さい周波数特性へと切り替えるので、パークロック解除時の制振制御において、１／Ｇｐ（ｓ）振動の振動周波数付近で応答性を向上させることができ、ドライブシャフトトルクのオーバーシュート量を低減して、パークロック解除ショックを抑制することができる。

また、車輪の非ロック状態の時に第３のフィルタ処理で用いるフィルタの周波数特性に比べて減衰量が小さい周波数特性とは、最大遮断周波数と最小遮断周波数との間の減衰量が小さい周波数特性である。これにより、最大遮断周波数と最小遮断周波数との間の範囲内で、より精度高く、ガクガク振動が目立つことを抑制することができる。

パークロック状態の解除時におけるフィルタ手段の伝達特性は、車両同定モデルの分子２次式を分子とするとともに、車両同定モデルの分子から演算される第１の減衰係数ζｚより大きく、かつ、１以下に設定された第２の減衰係数ζｃよりも小さい第３の減衰係数ζｃｐを有する２次式を分母とする。これにより、大幅な変更をすることなく、パークロック解除時のフィルタを適切に設定することができ、より確実にガクガク振動が目立つことを抑制することができる。

また、車両同定モデルのモデル誤差およびモータ回転速度外乱が小さい所定条件下であるか否かを判定し、所定条件下である場合に、第３の減衰係数ζｃｐを第１の減衰係数ζｚと同じ値とする。車両同定モデルのモデル誤差およびモータ回転速度外乱が小さい場合には、１／Ｇｐ（ｓ）振動は誘起されにくくなる。この場合、第３の減衰係数ζｃｐを第１の減衰係数ζｚと同じ値とすることにより、ドライブシャフトトルクのオーバーシュート量を低減して、パークロック解除ショックを抑制することができる。

一実施の形態における電動車両のモータ制振制御装置では、路面の勾配を取得し、第３の減衰係数ζｃｐを路面の勾配が大きいほど大きい値とする。路面の勾配が急な程、バックラッシュ区間を跨いでドライブシャフトトルクのオーバーシュート量が増加する傾向がある。バックラッシュ区間を跨ぐと、車両の回転速度には、バックラッシュ区間に応じた回転速度外乱が印加される。また、急勾配になると、事前に同定した捻り振動特性（車両同定モデル）Ｇｐ（ｓ）と、実車両の応答で誤差（モデル誤差）が大きくなる傾向がある。急勾配の路面のように、回転速度外乱やモデル誤差が大きい状態で、第３の減衰係数ζｃｐを緩勾配の時と同じ値を用いると、１／Ｇｐ（ｓ）振動が誘起される。そこで、路面の勾配が大きいほど、第３の減衰係数ζｃｐを大きい値とすることにより、１／Ｇｐ（ｓ）振動を低減し、ドライブシャフトトルクのオーバーシュート量も許容範囲内に抑えることができる。これにより、パークロック解除ショックを抑制することができる。

また、車両に設けられている前後加速度センサによって検出される車両前後方向の加速度に基づいて、路面の勾配を推定する。パークロック解除時には、タイヤがブレーキで固定されているため、車両の走行に伴う前後加速度は発生しないが、路面の勾配相当の加速度が発生するので、前後加速度センサによって検出される車両前後方向の加速度に基づいて、高精度に路面の勾配を推定することができる。

一実施の形態における電動車両のモータ制振制御装置では、変速機のシフト位置がＰレンジから他のレンジに変化したことを検知すると、パークロック状態が解除されたと判定するので、パークロック解除タイミングを確実に検知することができる。また、変速機のシフト位置がＰレンジであり、かつ、ブレーキがオフからオンに変化したことを検知すると、パークロック状態が解除されたと判定することにより、パークロック解除タイミングを確実に検知することができる。さらに、モータ回転速度が所定値以下であって、かつ、ブレーキがオフからオンに変化したことを検知すると、パークロック状態が解除されたと判定することにより、パークロック解除タイミングを確実に検知することができる。

また、パークロック状態が解除されたと判定されてから第１の所定時間が経過すると、第３のフィルタ処理で用いるフィルタの周波数特性を、車輪の非ロック状態の時に第３のフィルタ処理で用いるフィルタの周波数特性へと切り替えるので、簡易な方法により、車輪の非ロック状態時に第３のフィルタ処理で用いるフィルタの周波数特性へと戻すことができる。

また、ブレーキがオンからオフに変化すると、第３のフィルタ処理で用いるフィルタの周波数特性を、車輪の非ロック状態の時に第３のフィルタ処理で用いるフィルタの周波数特性へと切り替えることにより、パークロック信号が無いような車両においても、簡易な方法により、車輪の非ロック状態時に第３のフィルタ処理で用いるフィルタの周波数特性へと戻すことができる。

また、第２のトルク目標値が０、かつ、モータ回転速度が所定の回転速度より低い状態が第２の所定時間継続すると、第３のフィルタ処理で用いるフィルタの周波数特性を、車輪の非ロック状態の時に第３のフィルタ処理で用いるフィルタの周波数特性へと切り替えることにより、パークロック解除ショックを確実に抑制した後に、車輪の非ロック状態時に第３のフィルタ処理で用いるフィルタの周波数特性へと戻すことができる。

本発明は、上述した一実施の形態に限定されることはない。例えば、車速が所定車速を超えると、第３のフィルタ処理で用いるフィルタの周波数特性を、車輪の非ロック状態の時に第３のフィルタ処理で用いるフィルタの周波数特性へと切り替えるようにしてもよい。これにより、パークロック信号が無いような車両においても、簡易な方法により、車輪の非ロック状態時に第３のフィルタ処理で用いるフィルタの周波数特性へと戻すことができる。

２…電動モータコントローラ（トルク目標値設定手段、トルク指令値演算手段、第１項演算手段、第２項演算手段、減算手段、フィルタ手段、パークロック解除判定手段、切り替え手段、条件判定手段、勾配取得手段）
６…電動モータ
８…ドライブシャフト
４１…加算器（トルク指令値演算手段）
４２…制御ブロック
４６…制御ブロック（第１項演算手段）
４７…制御ブロック（第２項演算手段）
４８…制御部ロック（フィルタ手段）

Claims (12)

1. 第１のトルク目標値を設定するトルク目標値設定手段と、
   モータへのトルク指令値を演算するトルク指令値演算手段と、
   前記トルク指令値に対して、バンドパスフィルタの特性を有する伝達特性からなる第１のフィルタ処理を施すことにより、第２のトルク目標値の第１項を演算する第１項演算手段と、
   モータ回転速度に対して、前記バンドパスフィルタの特性を有する伝達特性と、車両へのトルク入力に対するモータ回転速度の伝達特性を有する車両同定モデルとからなる第２のフィルタ処理を施すことにより、第２のトルク目標値の第２項を演算する第２項演算手段と、
   前記第２のトルク目標値の第１項から前記第２のトルク目標値の第２項を減算する減算手段と、
   前記減算手段による減算結果に対して第３のフィルタ処理を施すことにより、第２のトルク目標値を出力するフィルタ手段と、
   車輪を回転ロックしたパークロック状態の解除の有無を判定するパークロック解除判定手段と、
   前記パークロック状態の解除時には、前記第３のフィルタ処理で用いるフィルタの周波数特性を、車輪の非ロック状態の時に前記第３のフィルタ処理で用いるフィルタの周波数特性に比べて減衰量が小さい周波数特性へと切り替える切り替え手段と、
   を備え、
   前記トルク指令値演算手段は、前記第１のトルク目標値と前記第２のトルク目標値とに基づいて、前記トルク指令値を演算することを特徴とする電動車両のモータ制振制御装置。
2. 請求項１に記載の電動車両のモータ制振制御装置において、
   前記減衰量が小さい周波数特性とは、最大遮断周波数と最小遮断周波数との間の減衰量が小さい周波数特性であることを特徴とする電動車両のモータ制振制御装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の電動車両のモータ制振制御装置において、
   前記パークロック状態の解除時における前記フィルタ手段の伝達特性は、前記車両同定モデルの分子２次式を分子とするとともに、前記車両同定モデルの分子から演算される第１の減衰係数より大きく、かつ、１以下に設定された第２の減衰係数よりも小さい第３の減衰係数を有する２次式を分母とすることを特徴とする電動車両のモータ制振制御装置。
4. 請求項３に記載の電動車両のモータ制振制御装置において、
   車両同定モデルのモデル誤差およびモータ回転速度外乱が小さい所定条件下であるか否かを判定する条件判定手段をさらに備え、
   前記所定条件下である場合に、前記第３の減衰係数を前記第１の減衰係数と同じ値とすることを特徴とする電動車両のモータ制振制御装置。
5. 請求項３または請求項４に記載の電動車両のモータ制振制御装置において、
   路面の勾配を取得する勾配取得手段をさらに備え、
   前記第３の減衰係数は、前記路面の勾配が大きいほど大きい値とすることを特徴とする電動車両のモータ制振制御装置。
6. 請求項５に記載の電動車両のモータ制振制御装置において、
   前記勾配取得手段は、車両に設けられている前後加速度センサによって検出される車両前後方向の加速度に基づいて、前記路面の勾配を推定することを特徴とする電動車両のモータ制振制御装置。
7. 請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の電動車両のモータ制振制御装置において、
   前記パークロック解除判定手段は、変速機のシフト位置がＰレンジから他のレンジに変化したことを検知すると、前記パークロック状態が解除されたと判定することを特徴とする電動車両のモータ制振制御装置。
8. 請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の電動車両のモータ制振制御装置において、
   前記パークロック解除判定手段は、変速機のシフト位置がＰレンジであり、かつ、ブレーキがオフからオンに変化したことを検知すると、前記パークロック状態が解除されたと判定することを特徴とする電動車両のモータ制振制御装置。
9. 請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の電動車両のモータ制振制御装置において、
   前記パークロック解除判定手段は、モータ回転速度が所定値以下であって、かつ、ブレーキがオフからオンに変化したことを検知すると、前記パークロック状態が解除されたと判定することを特徴とする電動車両のモータ制振制御装置。
10. 請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の電動車両のモータ制振制御装置において、
    前記切り替え手段は、前記パークロック解除判定手段によって前記パークロック状態が解除されたと判定されてから第１の所定時間が経過すると、前記第３のフィルタ処理で用いるフィルタの周波数特性を、前記車輪の非ロック状態の時に前記第３のフィルタ処理で用いるフィルタの周波数特性へと切り替えることを特徴とする電動車両のモータ制振制御装置。
11. 請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の電動車両のモータ制振制御装置において、
    前記切り替え手段は、ブレーキがオンからオフに変化すると、前記第３のフィルタ処理で用いるフィルタの周波数特性を、前記車輪の非ロック状態の時に前記第３のフィルタ処理で用いるフィルタの周波数特性へと切り替えることを特徴とする電動車両のモータ制振制御装置。
12. 請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載の電動車両のモータ制振制御装置において、
    前記切り替え手段は、前記第２のトルク目標値が０、かつ、モータ回転速度が所定の回転速度より低い状態が第２の所定時間継続すると、前記第３のフィルタ処理で用いるフィルタの周波数特性を、前記車輪の非ロック状態の時に前記第３のフィルタ処理で用いるフィルタの周波数特性へと切り替えることを特徴とする電動車両のモータ制振制御装置。

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